2000KG/H烷基苯磺酸鹽主體車間工藝設計磺化和中和工序工藝設計設計說明書前言直鏈烷基苯磺酸鈉是陰離了表面活性劑中最重要的一個品種，也是我國合成洗滌劑活性物的主要品種。烷基苯磺酸鈉去污力強，泡沫力和泡沫穩定性好，它在酸性、堿性和某些氧化劑如次氯酸鈉、過氧化物等溶液中穩定性好，是優良的洗滌劑和泡沫劑。它作為洗滌劑配方的表面活性物易噴霧干燥成型，是洗衣粉的必要組分，可適量用于香波、泡沫浴液等化妝品中也可作紡織工業的清洗劑、染色助劑、金屬清洗劑、造紙工業的脫墨劑等。烷基苯磺酸鈉原料來源充足，成本低，制備工藝成熟。11111411總論11項目背景經過基礎研究表明，高當量的烷基苯磺酸鹽是一種非常好的表面活性劑，隨著表面活性劑在工業領域的進一步推廣，以及洗滌劑工業的發展，對烷基苯表面活性劑的年用量在不斷增加，市場前景廣闊。2現在我國的每年仍然需要進口大15億的油劑，存在這么大的缺口，應該說本工藝的產品無需擔心產品的銷售問題12項目的意義磺化是化工生產中常用的化學加工過程，傳統的磺化方法是用濃硫酸或發煙硫酸作磺化劑，產生廢水和廢酸，腐蝕設備，副反應多，收率低，后處理困難，流程長，帶來嚴重的環保問題。用二氧化硫可增加反應收率、提高產品質量、減少污染治理費用、具有顯著的環保效應。313國內的現狀國內現有的三氧化硫磺化裝置，如果不05T/H規模以下的小型裝置共有約73套，總的生產能力超過112T/H。這些磺化裝置從意大利BALLESTRA公司引進了19套，總的生產力為356T/H其中3T/H的裝置5套，2T/H的3套，16T/H的6套，1T/H的6套。最近安徽安慶南風日公司又與BALLESTRA公司簽訂協議，引進一套3T/H的化裝置，故實為2套，總能力為386T/H。414設計依據1）溫州大學化學與材料工程學院化學工程與工藝專業畢業設計教學大綱2）溫州大學化學與材料工程學院化學工程與工藝專業畢業設計任務書3）溫州大學化學與材料工程學院化學工程與工藝專業實習4）溫州大學化學與材料工程學院皮革所三氧化硫磺化實驗室實習5）文獻資料和工具書15設計規模本項目以硫礦，烷基苯，空氣，氫氧化鈉等為主要原料，采用三氧化硫直接磺化烷基苯工藝，利用世界上比較先進的BALLACSTRA多管降膜式磺化反應裝置。裝置的生產能力均可實現中型化生產。本項目主導產品為烷基苯磺酸鈉，生產規模總能力為每小時2噸，本項目建成后每天運行24小時，年操作8000小時，所以年生產能力為16萬噸/年，實際生產中將根據市場情況調整產品的產量。16設計范圍設計范圍包括以下六方面1）對磺化和中和工序進行方案設計；2）從硫磺開始到烷基苯磺酸鹽進行物料衡算；3）對磺化和中和工序進行設備工藝設計與選擇（包括必要的熱量衡算）4）對磺化和中和工序進行工藝流程設計；5）對磺化和中和工序進行設備布置設計；6）編制擴初設計說明書。17產品概況、性質、質量指標和用途171產品概況、性質及用途烷基苯磺酸鈉是中性的，對水硬度較敏感，不易氧化，起泡力強，去污力高，易與各種助劑復配，成本較低，合成工藝成熟，應用領域廣，廣泛應用于食品、醫藥、化工、金屬、建材、橡膠、紡織、印染、餐具洗滌劑,消毒劑,適用于化工企業的再生產,與其它助劑配伍性良好,是非常出色的表面活性劑。烷基苯磺酸納對顆粒污垢，蛋白污垢和油性污垢有顯著的去污效果，對天然纖維上顆粒污垢的洗滌作用尤佳，去污力隨洗滌溫度的升高而增強，對蛋白污垢的作用高于非離子表面活性劑，且泡沫豐富。可直接用于配制民用及工業用洗滌用品。紡織工業的清洗劑、染色助劑，電鍍工業的脫脂劑，造紙工業的脫墨劑,化肥產品添加劑,以及其它工業清洗劑、乳化劑、分散劑等。另外它做為洗滌劑、去污劑的主要原料,可賦予潔白的色澤,高效的去油污和抗靜電的能力,高級皮革的優良脫脂劑。還有它還是紡織油劑抗靜電兼凈洗效果的主要添加劑，滌綸基材,攝影、電影片基的優良抗靜電劑。對于聚烯烴、聚脂等塑料、高分材料的抗靜電具有良好的作用。172質量指標表11LAS的質量指標及試驗方法指標名稱指標試驗方法外觀活性物含量表觀密度G/ML水份PH值（2501水溶液）水溶解性白色或微黃色粉狀803018306080全溶GB/T51731995GB/T131751991GB/T1317621991GB/T6368199318原料性質、規格和消耗定額181原料的性質及規格1）烷基苯烷基苯是洗滌劑工業最普通的有機原料。它們有苯環和接在苯環上的烷基鏈所組成的。烷基苯的質量指標取決與所希望的產品的性能。表12烷基苯的性質性質指標評價外觀無色澄清液體目測評定沉淀無目測平均分子量4合格2更好用質譜測定溴價005溴指數用于檢測側鏈中不飽和物的存在它們是顏色產生的根源水分005KARLFISHER法氣味雙方商定磺化可能產生臭氣，產品要檢查含硫檢驗陰性檢測可能產生臭味的含硫組分鐵含量以鐵計1PPM標準磺化9850有時達不到，分析未磺化物標準磺化時軟性15的未磺化物硬性20以100洗滌活性物計生物降解按有關法規表13烷基苯規格烷基鏈長分布指標C13110LAB98平均分子量235255不可磺化物15水分005含硫檢驗陰性溴價005密度（15）850880KG/M3外觀無沉淀無色透明液體2）氫氧化鈉氫氧化鈉最好是液體，因為可以大批輸送，運輸成本低，并且無需再溶解設備。表14液體氫氧化鈉性質性質汞電解法隔膜電解法外觀無色無色NAOH4545碳酸鈉11水不溶物0303硫酸鹽005005氯化鈉00310氯酸鈉（）/MGK50800鐵（）55銅（）/K12砷（）MG111汞（）/MGK11182原料消耗定額表15原料消耗定額序號名稱及規格單位小時消耗備注1液態烷基苯T15不間斷2固態硫磺T02不間斷3液態氫氧化鈉T08不間斷19動力規格和消耗定額191儀表電源裝置及電動機、儀表的電源為380VAC10，501HZ交流電源。其電源為兩路自動切換的獨立供電回路，分別取自不同的電氣低壓母線段。裝置控制室設置不間斷電源（UPS）。蓄電池后備時間為30分鐘，由UPS對儀表設備供電輔助裝置儀表電源為220VAC10，501HZ單回路交流電源，取自電氣獨立供電回路。192儀表氣源儀表空氣質量符合儀表供氣設計規定HG/T205102000的有關要求。儀表空氣的露點應比工作環境、歷史上年（季）極端最低溫度至少低10C，含塵粒徑不應大于3M，油份含量應控制在8PPM重量以下。儀表氣源引自空壓站。送至用氣裝置的儀表氣源壓力不低于06MPAG。空壓站備用氣源保持時間為15分鐘。193動力消耗定額表16動力消耗定額序號名稱及規格單位小時消耗備注1新鮮水T3間斷2電KWH6間斷3蒸汽09MPAG，180T4間斷4儀表空氣06MPAGNM3/H5110車間定員本項目實行廠長負責制，按現代化企業制度設置管理體制。公司實行全員聘用制和勞動合同制度，設置將精干、簡單、適用、高效的管理機構。公司的管理層次設置工廠、職能部門二級，以使工廠的生產和經營指揮通暢，管理成本低、效益高，從而成為一個按現代化企業管理模式運作的工廠。工廠分設生產部、技術開發部、質保安全部、營銷部、計財部、行政管理部、后勤部七個部門，其中公司的質保安全部負責管理中央化驗室、環保監測站、氣體防護站及消防站；生產部統一負責進行生產裝置、輔助設施和公用工程的生產調度和技術管理。1101全廠定員本項目生產裝置為連續操作，年運行時間為330天。根據國務院規定，每周實行40小時工作制，因此生產車間按四班制操作運行按五班配備人員即五班三輪制。個別操作系統視操作運行情況，可按一班制確定定員。全廠定員120人，其中管理人員10人。表17車間人員定額定員序號部門和裝置管理人員技術人員操作工人合計1生產部3330362質保安全部1343計財部334營銷部555技術開發部2576行政部337后勤部257全廠合計191135651102人員來源和培訓本工程為三氧化硫磺化烷基苯生產烷基苯磺酸鈉化工項目，裝置多，流程復雜，設備先進，科技含量高，自動化水平高，對管理人員、技術人員及操作人員的文化素質要求嚴格。因此必須高度重視對各類人員的培訓工作，工廠技術人員、管理人員和主生產裝置操作工必須為大學本科以上學歷人員。凡引進技術的裝置，必須派遣技術、管理人員以及操作工在國內外類似裝置進行一定時間的技術、管理和操作培訓，全面掌握煤基烯烴全過程的生產技能。對國外進口的DCS控制系統、大型機泵設備、關鍵容器設備，也必須在制造廠進行技術培訓，掌握這些設備的開車、維修方法。屬國內設計的裝置，要選擇國內同類型的生產廠對操作人員進行培訓，以保證順利開車，正常安全生產。本項目技術、管理和操作人員擬通過國內招聘的方式解決，高級管理人員由業主委派。111“三廢”排出物綜合表及處理方案由于現在的環保要求很高，因此各地都要求限制磺化工廠排污水平，溫州靠近大海，人口密集，對于環保要求很高，使得配備有效的處理系統很有必要，不然此項目是不會通過的。1111磺化車間排放的廢氣組成1）二氧化硫由于二氧化硫沒有完全轉化成三氧化硫而從磺化系統排放二氧化硫，磺化副反應和會產生少量二氧化硫。2）酸霧干燥工藝空氣中殘留的水分導致酸霧形成。3）有機酸霧在磺化反應器系統入口出產生。1112排放的主要廢液1）從堿洗塔中流出的濃度約為10的亞硫酸拿/硫酸鈉溶液2從靜電除霧器底部滴下的有機酸，硫酸等組成黑色粘稠液3在磺化反應前的煙酸過濾器中底部收集到的硫酸1113三廢綜合表表18三廢綜合表三廢排出量序號三廢名稱含量1小時每天每月每年40LAS類型處理（KG）（KG）（T）（T）（KG/T）方案1燃燒粉塵1003117464179136161222084廢渣淹埋220發煙硫酸10043610464251136226022084產品利用3中和損失物100221753208127699114929444損失其中LAS8462187645024108058972518396H2O153834181841964161767740484除霧殘渣100153367288128793152356廢液焚燒其中磺化雜質73001117268086433925790532820發煙硫酸270041399122378882140990765吸收尾氣10028866925681662161495955768廢氣排放其中SO2000012288006912062208004N2872725186043781450511305465036O21273367388161621158819042973446液相1003213771048185052166546636配制NA2SO371623015522413253811928446套用NA2SO426986420736497664447898172NAOH031097232805587250284802H2O8866284968364164074147666569磺化雜質118389122188819699202合計325197804584187311685796501114三廢處理11141磺化系統排放尾氣中殘余二氧化硫的脫除操作穩定時，設二氧化硫/三氧化硫轉化塔中轉化率為98，磺化系統排放尾氣中二氧化硫的濃度在左右。不過在剛開車時，其濃度可達左右，出自堿洗320MG/350MG/塔的廢氣中二氧化硫水平在穩態操作條件下應降至以下，剛開車時應降至3G/。315MG/11142尾氣中硫酸霧的脫除酸霧含量與干燥空氣的露點直接相關。硫酸霧在靜電除霧器中可有效地去除，靜電除霧器可以保證酸霧水平小于。5極少量的三氧化硫氣體會通過靜電除霧器，但會310MG/在堿洗塔中被吸收。尾氣中有機酸霧的脫除磺化反應器系統排放尾氣中夾帶有機物霧沫的量主要取決于有機原料的質量。有機霧沫可被靜電除霧器有效地捕捉，處理后含量不高于320/MG靜電除霧器殘渣的處理從靜電除霧器收集到的酸一般是黑色而且組成不穩定，不可重新加入原料中，建議焚燒殘渣。11143二氧化硫吸收塔排放的稀堿液的處理從二氧化硫吸收塔排放出來的廢液含有氫氧化鈉，亞硫酸鈉，硫酸鈉和極少量活性物。該堿性溶液收入一個耐酸堿的貯槽中。通常用其他堿液來稀釋這種堿液并在洗衣粉生產廠中做稀釋水重新加以利用，為了避免亞硫酸鈉分解形成二氧化硫，PH值應始終不低于8在磺化反應前的煙酸過濾器中底部收集到的硫酸將收集到的煙酸集中在一個帶液位的耐酸貯罐中，加以利用。因為這個酸濃度高，是很好的化工原料。2工藝設計21生產方法與工藝流程選擇及特點211生產方法硫含量995硫礦在熔硫爐中融化，經過過濾處理，與經過硅膠處理的干燥空氣在燃燒塔中燃燒生成二氧化硫，然后進入二氧化硫/三氧化硫轉化塔轉化成三氧化硫，三氧化硫與部分干燥空氣，和烷基苯在降膜式磺化反應器中磺化，磺化產物經過旋風分離器，尾氣部分進行處理，液體進入老化罐進行老化，然后進入中和反應器與氫氧化鈉中和反應得到產物。212工藝流程選擇生產表面活性劑主要有四種生產的工藝20發煙硫酸磺化，硫酸磺化，氯磺酸磺化，三氧化硫磺化。6212120發煙硫酸磺化烷基苯先于過量的1015的20發煙硫酸在一個環路反應器中反應，反應器包括一個使進料烷基苯和20發煙硫酸與循環反應混合物混合的大容量循環離心泵，一個使反應溫度維持在大約50的換熱器和一個產品出口。然后所得產物磺化物和殘留硫酸的混合物經過一個阻滯盤管，在此所有未磺化的烷基苯都有時間反應。在第二個環路反應器中用水將磺化后的產物稀釋，以降低硫酸的濃度至7580左右。稀釋過程中放出的大量熱在稀釋環路及稀釋器中被除去。下一步使稀釋產物分層兩相，下層的含水酸層作為廢酸除去。磺化過程中產生的顏色大部分被包含于廢酸中。分酸器的上層含90烷基苯磺酸的物質，離開分酸器并用氫氧化鈉溶液中和即得到活性物單體，2122硫酸磺化用硫酸磺化時，化學反應式如下242RHSORH從反應式可見反應中有水生成。水的存在阻礙了磺化反應，甚至阻礙了它們的均相混合。這就是為什么要使用大大過量的硫酸才能使反應進行完全的原因。稀釋，分酸和中和可在同一反應器中進行，也可以一次使用幾個間歇反應器。隨著比例的24/SOHLAB增加，黑色的80廢酸量成比例的增加。工業上幾乎不在使用硫酸磺化LAB生產洗滌活性物。2123氯磺酸磺化氯磺酸磺化，特別是間歇操作，最適合小規模生產的一些產品。用氯磺酸磺化需要專門的防腐設備，或玻璃襯里的鋼制設備，或全玻璃設備。BOZZETTO提供了一種氯磺酸連續磺化的工藝，由供磺化和中和用的兩個帶水夾套的玻璃容器和一個HCL吸收塔組成。有機原料與氯磺酸在轉盤上混合，在轉盤的離心作用下，反應混合物呈薄膜狀噴至反應器的壁上。酸性產物落于反應器的底部，然后在另一個類似的轉盤系統中和堿混合并噴至中和容器壁上。該系統在微負壓下操作以便從反應區域除去HCL氣體。硫磺酸磺化在工業上僅用于相對少量的洗滌劑特制品的生產。2124三氧化硫磺化用硫磺作為原材料的SO3磺化技術，是當今世界比較先進的技術，國內絕大多數的洗滌劑制造廠都采用了這種技術其卞要的工藝過程是固體硫磺經過熔解、過濾后，通過硫磺計量泵定量泵入燃硫爐硫磺在燃硫爐中與十燥的工藝空氣接觸而燃燒，生成SO2,再在轉化塔中轉化成SO3；經冷卻后進入磺化反應器與烷基苯英文縮寫LAB發生磺化反應，生成磺酸；磺酸與氫氧化鈉發生中和反應后，生成烷基苯磺酸鈉英文縮寫LAS,成為合成洗滌劑的重要原料由于SO3磺化具有硫磺利用率高，不產生廢酸，產品質量好等顯著特點，近年來在我國己得到了廣泛的應用213選擇本工藝的原因項目采用氣相直接磺化烷基苯，磺化過程不產生廢水和廢酸，反應速度快，副反3SO應少，反應完全，反應不需供熱，可提高目的產物收率，可消除對設備的腐蝕和廢酸排放引起的環保問題。7本技術采用的磺化反應器為降膜式反應器，能有效地消除局部過熱現象，嚴格控制反應溫度，增大氣液接觸面積，加速傳質、傳熱，并省去攪拌裝置，設備緊湊，操作方便，易于控制。過去烷基苯磺化一直使用發煙硫酸磺化技術，普遍存在著產品收率低、成本高、產品純度差、設備腐蝕和環境污染嚴重、生產規模小等問題。8得到高純度的附產品，提高了整個裝置的經濟性，后來隨著三氧化硫磺化技術的發展，已基本上被取而代之。22工藝條件論證221/空氣發生化學3SO液硫經燃燒形成二氧化硫，二氧化硫隨之用來生產三氧化硫。液硫首先氣化，然后同氧氣反應生成二氧化硫。硫的氣化可以利用另一部分硫的燃燒放出來的熱完成。對出口氣體不同的二氧化硫濃度，經過熱量衡算有以下結果表21燃硫爐出口氣體溫度與出口氣體二氧化硫濃度的近似關系二氧化硫濃度（）氣體出口溫度101003773555243323燃硫爐內某局部區域的溫度可能比上述溫度高得多。由于熱量會從保溫層散發到周圍大氣中，因而燃硫爐氣體的實際出口溫度會偏低。一般來說，出口溫度相當于氣體中二氧化硫的濃度的100倍。燃硫產生的熱量可以利用鍋爐產生蒸汽與熔硫或為廠內其他用途，也可以用來加熱大氣供硅膠干燥床再生，此硅膠床用來干燥工藝空氣的露點降到60。222磺化有機物料和三氧化硫在降膜式反應器中的反應很快，在6M長的反應器的上部1520M處轉化率已約為80，伴隨這一快速反應而來的是放出相當量的反應熱，這些熱量必須以同樣的速度快速轉移以免局部過熱導致顏色變差甚至碳化。9膜式反應器用水冷系統移去反應熱，LAB所需冷卻水溫一般為2030采用高循環速度的冷卻水回路。在冷卻水回路中不斷補充新的冷水以維持循環冷卻水在預先設定的溫度下循環90的補充水用于反應器上段冷卻回路，其余10用在反應器下段冷卻通道。當上段冷卻水進出口溫升約為1時，用高循環速度的冷卻水和高速補充冷卻水可使傳熱系數以及熱交換動力都較大。冷卻通道下段產生的熱量要少的多，而且有機物粘度變為重要因數，冷卻必須適度。因而冷卻水的量減少且進出口冷卻水溫差可為3左右。10要使產品色澤適中且未磺化油含量低，三氧化硫是相當重要的。三氧化硫是氣濃用來適調反應速度。本項目選擇14有效地操作磺化反應器的最后一個是進料溫度。一般而言，有機物進料溫度應盡可能的低223磺化反應工藝化學小結1）原料的磺化反應是先經過強放熱，初級反應然后經過快速但不是瞬間完成的強放熱次級反應。在停留時間短的降膜式反應器中第二步反應不是總能在反應器內全部完成。對這些有機原料，需要在很好按制溫度和反應時間的條件下，進行老化。2）較長的反應時間及高溫會促使副反應發生，導致不希望的副產物包括生成深色有機物。3）在轉化率達到70100時，有機相的粘度會迅速增加，磺化反應是強放熱的，隨反應轉化率增大粘度陡增，反應器的設計和整體操作條件因此受到控制。11磺化工藝就需要優化反應溫度和反應時間，以得到副產物較少、色澤淺的產品。224工藝特點1硅膠再生利用三氧化硫發生部分冷卻空氣吸收的余熱,較電熱再生節省了大量的電能。2燃硫爐在開車操作時不需要預先升溫,用電點火器點燃硫磺即可。升溫操作一般只需25H,開、停車方便,節省能源3磺化工序設有開車循環系統,利用原料計量泵、不合格酸暫存罐、磺化反應器和輸送泵構成循環回路,在燃硫開始階段,轉化塔未進入正常運轉狀態時,用此循環3SO物料吸收。在轉入正常運轉狀態時,將此不合格磺酸開、停車的頭、尾料自行3SO消化,無需另行處理。4磺化反應配有一套應急系統,在磺化開車前,先將應急罐內裝滿烷基苯,如遇突然停電而停車,應急系統開始工作,應急罐底閥迅速打開,罐內物料借重力以恒定流速流入磺化反應器內混合氣的進氣閥同時關閉,通尾氣吸收的旁路閥打開,使余氣3S進入吸收系統。這樣就可保證磺化反應器進料分配部分不致因過量的三氧化硫發生過磺化而結焦,從而可順利進行下一步的開車和正常運轉。23工藝流程組織及敘述231工藝流程硫含量995硫礦在硫磺熔化槽中融化，溶化后的液硫經過液硫過濾槽過濾處理。處理后進入液硫貯罐，經泵打入燃硫爐，用工藝空氣（工藝空氣經過干燥以防止形成硫酸酸霧。過濾后的大氣經過壓縮，在硅膠塔中出去大部分的水分）中的過量氧氣將其轉化成二氧化硫。二氧化硫/空氣氣流經過一個間接空氣冷卻器從600700冷卻至420。然后二氧化硫進入二氧化硫/三氧化硫轉化塔轉化成三氧化硫。塔中裝有四層的催化劑床，催化劑為載于石英載體的五氧化二釩。反應強放熱的需要在個床之間用間接空氣冷卻器使工藝氣流適度冷卻。三氧化硫和烷基苯在降膜式磺化反應器中磺化，磺化產物經過旋風分離器，經過旋風分離器的分離作用，將磺化產物分成氣液量部分。其中液體進入老化罐，老化罐提供一定的恒定溫度，產物在里面大約反應40分鐘左右，然后進入中和反應器，老化產物與氫氧化鈉中和反應后得到目標產物。其中氣體部分進入靜電除霧器，由于靜電作用大部分的磺化雜質和20發煙硫酸被除下來，剩下的氣體進入二氧化硫，三氧化硫吸收塔，通過氫氧化鈉的吸收作用大部分的有害物質被除去，并得以回收利用。232工藝流程簡圖233主要的反應方程1）硫燃燒工序，硫磺在燃硫槽燃燒生成二氧化硫2SO2）二氧化硫轉化工序，二氧化硫在轉化塔中，以五氧化二釩作為催化劑，生成三氧化硫2313磺化老化工序A主反應磺化65364232RCHSORCSOH快老化642365643（慢）B主要有兩種副反應，一種反應形成酐，另一種反應形成砜（1）酐熔硫，過濾空氣干燥熱量回收燃燒，轉化磺化老化及水解中和二氧化硫吸收尾氣處理烷基苯氫氧化鈉64236436426424RCHSORCHSORSOCHRS在老化階段，當烷基苯過量時642646524643有穩定水源時，在有存在的條件下642642643RCHSORHOCSH促使酸酐形成的因素有過量比（MOL比）大,加入速度過快,原料種類（指直33鏈烷基苯）在老化階段特別是水解階段（穩定水源），已經形成磺酸酐可以轉化成預期的烷基苯磺酸（2）砜6423656424RCHSORCHSOH（）砜約占未磺化有的2533，在老化和其他階段也不能除去，及砜同預期的主反應競爭。砜的形成由以下列幾種反應條件引起的1因為生成砜的反應比磺化主反應需要更高的活化能，高溫有利于生成砜。2高濃度的氫離子可能促成砜的形成磺酸酐和砜的形成不是唯一的副反應，其他的副反應會導致產生深色產物（過量的,高溫）、微量的二磺酸、烯類、氧化產物。3SOC從上面的化學反應可以得到以下磺化反應的條件1合適的摩爾比3/SOLAB（1011031）。2氣濃（5070體積）3SO4中和工序6436432AARCHNORCHN5尾氣處理工序A酸吸收324SSB堿吸收與反應3SO32422ASONHSO與反應22232A24重點設備工藝設計與選擇241熔硫槽當熔梳槽位于室內時，熔硫槽應配置一排氣罩因可能釋放出。在整個熔22HSO和硫容器的底部部應裝有蒸汽加熱裝置例如伴管焊接于底部，以便能在定期治理容器的時候加熱其底部殘余物。該加熱裝置在正常操作時并不使用。硫磺中的雜質導致維護保養費用的增加例如腐蝕蒸氣盤管，并需要清盼熔硫容器。如果硫磺是純凈、干燥的，則可隔幾年才清理一次。使容器的底部略微傾斜，并有一個底部卸料口（廣口法蘭），以使于消理。液硫的粘度隨溫度而變化見圖圖21硫磺溫度與粘度的關系表明，最佳操作溫度在130、150，并且應盡可能精確地維持在預定的溫度，以防止由于粘度的明顯變化而導致進料量的波動。低碳鋼制的熔琉容器邁常分隔為三個不同的區域熔硫區這一區域承載所進料的固體硫磺并使之發生熔融。這一區域應用不銹鋼粗篩網格柵與下一部分區域間隔開。在硫磺進料口，應安置一方形篩孔的鋼制格柵于熔硫室一端的上方作為安全裝置，并可篩出大塊的雜質。環繞此格柵安裝一小型料斗以利于硫磺在格柵上的堆積和提供一額外空間以防止泡沫溢泛，隨著格柵下的硫磺熔化，該硫磺堆逐漸下沉進入熔硫室，這樣每班常規的固體硫磺再加料只占操作者很少的一點操作時間。連續熔硫比間歇即批量熔硫更好。間歇熔硫導致硫磺液位的較大波動，這會因盤管交替地暴露于硫磺或空氣介質中而加刷蒸汽盤管的腐蝕。安裝一個帶蒸汽盤管的貯耀，以便當某一單元出現故障時，可方便地切換發生故障的單元而不必關閉整個熔硫系統。熔硫器通常帶有可移動式鋼制或鋁制端蓋，以防止灰塵落入和減少熱量損失。傾析區液硫從熔硫室溢流進入傾析區且由于折流板的作用而進一步細分進入若干個小室，從而得到更為有效的沉清并撇去漂浮的雜質。精制區這一部分通過底部折流擋板而與傾析沉清區相隔開，并在該區內裝有泵以輸送液硫。從這一區域中出來的液疏，經一適宜的過濾系統兩個并聯和比例泵直接送往燃硫工序。液硫過濾的主要目的是除去固體雜質即灰分，因為他們會堵塞轉化塔中的催化劑顆粒。除去固體雜質也降低維護保養費用，并改善燃硫爐、泵、計量儀和其他燃硫工藝設備的操作。因為灰分通常顆粒很細小而且沉降很慢，因此過濾比沉降更為有效。而且過濾不需要用于有效沉降的大容積貯罐。然而，如果只能得到灰分含量高的原料硫磺，則沉降能更加有效地頻繁清洗過濾器。硫的總進料量不允許有任何變化，因為這將直接影響產品的質量。242空氣干燥裝置從大氣中吸取的空氣經過過濾并經壓縮機而獲得所需要的壓力以克服包括尾氣凈化系統在內的整個生產流程個的阻力。空氣吸人口不置于室外并經過一大小合理的過濾器。壓縮機房照保證有良好的通風以發散熱量。壓縮機具打連續干燥的操作特性，排除了任何油分混入工藝空氣中。工藝空氣流是在某一恒定購壓力值左右脈動的。壓縮生氣然后經過一容積式測員裝置孔極空氣計量儀送入兩個交替工作的并聯的吸附硅膠干燥器，即其中一個處于干燥空氣工作狀態，而另一個處于再生狀態。兩個并聯的干燥器的周期性操作是完全由自動控制系統控制。盡管這種輪流操作是間歇性的，但工藝空氣氣流的壓力和干空氣的露點應絕對保持恒定。12用于再生硅膠干燥劑的再生空氣在開車期間可用盤管蒸汽加熱器進行加熱，但在正常生產操作期間可利用空氣冷卻器回收而得的熱空氣來進行加熱。定期檢查再生用3SO熱空氣中不含有從系統中泄漏出的。23S及再生循環所需的時間必須包括達到所需的加熱溫度而又不超過最高允許溫度，隨后在再生以后將床層冷卻至所要求的溫度。見表硅膠干燥劑再生時的溫度循環。定期地檢查露點儀是否正確。硅膠最為廣泛地披用于吸附培中將露點為3、5的空氣干燥至露點低達一60。表22硅膠干燥劑在生時的溫度循環時間（H）硅膠干燥器床層出口溫度（）循環05再生前溫度，開始引入熱空氣0515加熱硅膠床層1030105加熱硅膠床層大部分吸附水被除去20120深度脫水50135熱空氣循環結束，開始冷空氣冷卻60100冷循環7060繼續冷循環8045繼續冷循環9032冷循環結束，床層處于待用狀態243燃硫爐裝置燃硫爐采用臥式爐。由一臥式鋼制圓筒內襯耐火磚和絕熱磚構成。在爐子的前半部設置一耐火磚方格形構件。助燃空氣從爐子的一端低于耐火磚方格形構件處進入。燃硫爐的后半部分進步綱分為若干個具有頂部或底部空氣折流板的小室。這些小室有助于硫磺蒸氣的充分燃燒。液硫和空氣在方格形構件中相互對流。火熱的磚塊使向下流動著的硫氣化并被點燃，并在后面的幾個小室中充分地燃燒。腐蝕即“熱證”通常不會成為問題。燃硫爐可運行數年而毋需對襯里或殼體作任何修理。假若燃硫爐是以良好的手藝建造，使用期間耐火襯里覆蓋良好，并使用了優質純凈的硫，則燃硫爐的壽命取決于停車的次數，開車點火時是否小心以及所使用的溫度。通常刀柱形構件首先損壞，但這也是使用數年以后才會發生。如使用優質純凈的硫，則燃硫爐和方格形構件毋需經常清洗。硫的燃點溫良約為250。BATLEST拋裝置不預熱燃硫爐而采用電點火點燃流至燃硫爐的液硫。嚴格地遵守所要求的操作規程，尤其要保證電子部件獲得特殊的電流及補充助燃空氣具有正確的壓力和流速小型轉子流量計，這些都是重要的。開車時燃硫爐的溫度在約3、5MIN內升到硫磺的自然溫度，這時點火程序可以結束。對整個磺化化車間的成功運行而言，燃硫爐的正確操作是必要的。末燃盡的硫會氣化并隨工藝空氣向前運動，引起升華硫在過濾器及轉化塔中沉積所謂“黃熱病”。隨后發生的硫磺的易位爐外燃燒會造成諸如冷卻器、過濾器、催化劑床層支撐用2SO3S格柵及轉化塔其它部件的損壞。這將引起濃度不規則變化，并導致工藝氣體中氣3SO濃變化，從而使產品質量下降。燃硫爐溫度過低可引起不規則燃燒，導致碳化化用工藝氣體中/含量的變化。燃硫爐出口溫度應保持在600一650之間。2SO3空氣進口量、溫度、壓力均得到控制。并且裝有聯鎖裝置。當進口空氣不足時能切斷硫的進料。液硫與一定量的預置空氣一起經計量泵，以達到頂期的燃硫爐出口濃度。2S244轉化塔考慮以下因素可使將二氧化硫經化學反應轉化為三氧化硫的反應器獲得最高轉化率1）平衡轉化率是溫度的減函數，而是氧氣與三氧化硫之比的增因數。2）反應速率是溫度的增函數。3）氣體組成及催化劑用量影響轉化速率和反應的動力學轉化塔用316不繡銅制成。在所有四個床層上的限比劑均為“三明治”式，即在催化劑的上下各有一層石英碎石。催化劑上層的石英碎石層保證了氣體適當的分配后再進入下層的催化劑層。而下層的石英碎石防止了催化劑小球穿過不銹鋼支承格柵而掉落。在每一個床層上方均開有人孔，用于檢查和調換催化劑。在每一床層位置搭有一永久性的具扶梯和小型平的腳手架，以使這些人孔易于進出。在每一個轉化塔床層內及出口設置熱電偶。轉化塔的操作受每一個床層的進出口溫度的控制。因此應該每一個熱電偶均處于正確的位置和良好的工作狀態。每六個月通過測壓接口檢查每一個床層的壓降。245磺化反應器整個反應器的型式與管殼式換熱器想象。相互平行的不銹鋼管垂直排列于殼體內，反應管的冷卻也在殼體內進行。反應管長為6M。分上段和下段進行冷卻。冷卻水的溫度可以控制在所希望的溫度值上。有機物料經由一普通的液體進料室而計量，并進入若干個相同的環形狹縫因而在每一反應罐的內表面行成一有機液膜。每根反應管的環形分布縫隙在反應管安裝于反應器之前使已由設備供應商作了校準。縫隙的寬度已調整到勿需任何重新調整便可用于任何原料。在裝置開車前應對反應管進行校核。在年度槍修期間縫隙寬度可進行更新調整。SO3空氣氣體首先進入在各反應管上方的一個共同氣體進料室，再從那里流出進入環形縫隙L方的管于中。SO3空氣氣體的進口壓力在02一03BAF表壓的范圍內。在所有反應管上方并無任何“噴嘴”用于SO3空氣的平均分配。經過6M管長的壓力降可用著名的湍流流動的范寧公式進行計算。如在空的反應管內SO3空氣的氣速為30MS時，發現其壓降為O025BAR。當用空氣和液膜進行實驗時此時人任何磺化反應發生，測得氣速30MS的壓降為01BAR。空氣和液膜的波動之間的相互作用，導致壓降比原來空管時增大3倍即乘系數4。在實際磺化反應時，測得其壓降甚至增大至025BAR，這是因為高轉化率時粘度增大所致。隨著粘度的增大，液膜厚度亦隨之增加，從而減小了氣體流動的自由空間，增強了氣、液的相互作用。13這種氣、膜之間相互作用是一種稱之為“自我補償”現象的重要作用。假設行一具三根管的反應器。通過三根管的總壓強為，式中為氣體12P1P共同進料室中的壓力，是氣體共同出料室的壓力。現舉例說明假設管1所進的液料2P比管2和管3少5，假設開始時進入每根反應管的SO3空氣氣體流量相同，則管1中將發生過磺化。然而，這全導致粘度的急劇增人，引起管1中的壓降增高。但是，因為對所有反應管來說是恒定不變的在所有管子的下端為共同出料室，所以其壓降不可能增高。因此，流向管1的氣體只能自動減少以滿足值不變。這樣就實現了白我補償P作用。反應熱主要由圍繞于反應管外壁的冷卻水出去。冷卻是非常重要的，尤其在反應器頂部。通常將整個反應器分成兩個冷卻區一個針對上段，另一個針對下段。對每一種有機物料均應確定其最佳冷卻水溫度。冷卻水的循環速率很高，因此冷卻水的熱阻降至最低值且反應器冷卻水進、出口間的溫升甚微（1），從而保持最大的傳熱推動力以除去強放熱反應的反應熱。由于具有使有機原料或有機原料與有機磺酸的混合物凝固的危險性，故溫度很低的冷卻水并非總是可以使用的。另外，當冷卻水溫度過低時，有機原料和有機磺酸的混合物因處于低溫而粘度急劇增大，引起傳熱過程全面減緩。降膜式磺化反應器的上段和下段分別需要不同溫度和流量的冷卻水。246老化罐烷基苯經磺化后，磺酸必須老化和水解以將形成的酸酐轉變成烷基苯磺酸。在老化過程中，焦磺酸和未反應的烷基苯發生反應而生成兩分子的磺酸并放出反應熱。因此，老化釜應裝有攪拌器和冷卻盤管，以使這一補充反應能在等溫條件下進行。老花時間應根據不同的烷基苯原料而變化，因此設計時應設計最佳老化時間可進行選擇的老化釜。所要求的老化時間一般為4550下老化20MIN。如果含量很低24HSO（05），則可能要求較長的停留時間（數小時）。247中和罐有機酸和中和劑，例如氫氧化鈉溶液和磺酸之間的反應是瞬間進行的，并為強放熱反應，且產生的濃度為4075的洗滌活性物單體，是高粘度的。為了將中和反應熱迅速除去，所有設備供應商均采用了環路型循環反應器。循環泵的容量大約是進料液體的以及出料單體的總體積的流量的10倍。在高剪切均質器中單體的表觀粘度將減至最小。導致有機磺酸和單體中的稀苛性堿液發生瞬時的混合反反應。在這一強放熱反應巾中，循環的物料作為熱載休。正是由于這一作用，在經過均質器以后物料溫度僅升高約5O進入均質器前的典型溫度應為50，反應后均質器出口溫度為55，經過補充換熱器后又恢復到50，這是離開環路反應器的單體的溫度，也是環路反應器中循環的單休的溫度。14從化學工程的兔度看，以上簡述的環路反應具有全混的特性這一類型的反應器顯示了中和步驟所要求的下列特征1）將磺酸液與單體主流中的稀堿液高效分散，使各組分達到微觀混合，使中和反應在很短的時間內完成。2）通過采用冷的循環單體作為熱或體的方法實現良好的溫度控制，液循環單休是用作為環路反應器中一個部分的換熱器采冷卻的。3）系統容積小，反應靈敏，這對良好的PH控制而言是重要的。制備高活性物含量洗滌劑單體的技術利用了粘度最小值這一特性。因為粘度高以及需要小心地控制有機磺酸和氫氧化鈉的相對量，所以實觀良好的混合是困難的，但這十分重要。如果存在末中和強酸的微小團塊，則會導致產品發生酸性水解。特制的循環泵的操作壓力可以高達10BAR吸入壓力為2BAR環路的最大設計尾力達30BAR。根據用稀的強堿液滴定強酸的突躍滴定曲線可以清楚地看出，強堿液量的任何細微改變都會導致PH值發生大的波動。僅從防腐考慮，任何時候都應避免產生酸性單體。由于PH曲線的突躍性，對中和控制具體下列要求1）根據所要求的單體濃度，計算氫氧化鉑并稀釋至30。2）將氫氧化鈉溶液分成兩股，3要地一般用于中和的堿液占堿液用量的95用流量控制器控制，其余部分占堿液用量的5根據單休所要求的PH位控制加入。3）實際的PH測量最好在單獨的經稀釋的單體樣品小進行，以免電極上淤積上厚厚的膏體，防止電極損壞。25分析檢測方法251原理酸價是指中和1G酸性物質中含有的游離酸所消耗的氫氧化鉀克數。基于此定義，采用以去離子水為溶劑，以酚酞為指示劑，采用氫氧化鈉中和滴定。252儀器與試劑250ML錐形瓶3個50ML量筒1個25ML堿式滴定罐1支01MOL/L氫氧化鈉標準溶液酚酞指示劑（1）253操作精確稱取0305克左右（精確至00001克）的試樣于錐形瓶中，加入100150ML去離子水搖動使其溶解（如不溶克在水浴或電熱板上溫熱，待完全冷卻后滴定）。加入12滴酚酞指示劑，以01MOL/L氫氧化鈉滴定粉紅色出現，15秒不消失為終點。計算5610VNW酸價式中V滴定所消耗氫氧化鈉標準溶液的ML數N氫氧化鈉標準溶液的當前濃度5610氫氧化鉀的克當量W樣品的質量注滴定速度不可過慢，否則結果偏高26操作規程及開/停車261操作規程2611操作前準備1）檢查水、電、壓縮空氣符合操作要求，備足所需原料，2）在尾氣堿洗瓶內配制PH910的堿液，液面高于排氣網10MM。3）檢查供電和儀表系統工作是否正常；檢查消防器材和防護用品是否齊全。4）化驗室準備所需的測定的藥品2612系統操作準備1）開啟電控柜儀表盤儀表控制開關；空壓機設定壓力調至05MPA后開啟。2）打開冷干機，吸附式干燥機開關。3）打開尾氣排空閥，流量計旁通閥，空氣出口閥；關閉所有轉子流量計調節閥和三氧化硫進氣閥4）將空氣溫度調至580、流量計調至350升/分；打開電加熱開關，開始定時記錄轉化塔各點的溫度變化；將三氧化硫冷卻水閥門全啟。5）檢查有機物計量泵，磺酸輸出泵是否正常；檢查磺化器冷卻水裝置是否正常。2613系統操作1）轉化塔各點溫度達到要求后，將空氣流量計調至“關閉”位置后在調至“閥控”位置。調節空氣流量計達到所需值；打開二氧化硫鋼瓶閥門及進氣閥，開啟二氧化硫質量流量計并調至所需值。2打開有機物泵閥、堿泵閥，打開尾氣閥，關閉放空閥。3開啟有機物計量泵。當旋風分離器內積液約20MM時開啟產品輸出泵，調節其轉速使旋風分離器內的液面保持穩定。4打開三氧化硫進氣閥，打開旋風分離器尾氣閥，關閉尾氣閥。5根據磺化反應產物或活性物濃度的大小調節有機物計量泵的轉速值達到所需值。6觀察氣液分離器中的產品顏色和粘度。每隔10MIN取樣一次，測定酸價。7磺化產物酸價合格后，打開老化罐閥門使磺酸進入老化器。8打開老化器出口閥門，使磺酸溢流到產品灌內。2614系統停車1調節二氧化硫流量計開度為零，關閉二氧化硫進氣閥和剛平閥。2待氣液分離器中產品的顏色或粘度發生變化時，切換產品輸出閥門，逐漸降低有機物計量泵的轉速。3約1HR后，打開尾氣閥，關閉旋風分離器的尾氣閥，關閉三氧化硫進氣閥轉子流量計的所有閥門。4關閉磺化器冷卻水循環系統；關閉有機物計量泵、產品輸送泵。5將空氣質量流量計調至“清洗”檔位；關閉電加熱。6約45MIN后，關閉有機物泵閥，堿泵閥，關閉冷干機、干燥機和空氣壓縮機，關閉儀表控制柜總電源；關閉排空閥。7打開三氧化硫過濾器和轉化塔放凈閥排放廢酸。26156緊急停車1如遇有機物斷料等其他情況須緊急停車，在電控柜儀表盤上依次關閉干燥機，電加熱器，然后在關閉三氧化硫閥門，待處理完后在打開閥門、開啟干燥機和電加熱器。2如遇嚴重泄露等較大故障必須徹底停車，首先要斷掉電控柜總電源，然后關）閉三氧化硫閥門、二氧化硫閥門。261安全規程1操作人員應該嚴格遵守工廠的安全生產制度，上班穿戴好勞動保護用品和防護用品。2二氧化硫，三氧化硫均為有特殊刺鼻氣味的有毒氣體，盡可能防止設備泄露或排放。一旦發現泄露應及時處理，處理時應戴有特殊過濾器的防毒面具和防酸手套。如泄露嚴重或時間較長應停車修理。3磺化產品為有機酸，對衣服有腐蝕作用，操作時應穿工作服，如與皮膚接觸有脫脂作用，4發煙硫酸為強腐蝕性油狀液體，在大氣中放出三氧化硫與空氣中水分結合形成白色煙霧。煙酸排放時所含催化劑粉末而堵塞管路，有時因溫度低而結晶凝結，故排放時要十分小心。注意蒸汽保溫，停車后及時排放，排放時戴好防護用品（防護面具，橡皮手套）262開車/停車2621開車保證各個工藝單元所需水電氣準備就緒，確定所需工藝參數并連通各設備單元例如冷卻水流，磺化反應器的溫度、壓力等。保證從貯槽出來的各種原料以及中間體和成品到貯罐間都處于正常運轉狀態如所需有機原料輸送到計量泵，再從泵到反應器，從反應器送到開停車物料暫存罐等，閥門設置，液位、溫度、壓力控制等。順序檢查水電氣及原料產品運轉。接通所有儀表板、報警器等。啟動所有獨立于主工藝之外的單元、即1干燥空氣系統。2空氣干燥器再生系統待機。3催化劑預熱。4排氣系統。接通靜電除霧器，堿水送進吸收塔，接通循環泵等。2SO5啟動預加熱器燃燒爐。確定恰當的工藝溫度。6啟動工藝空氣壓縮機，確定恰當的流量和壓力。檢查應急系統、計量系統，確定流量、壓力和所有其它所需的參數/控制系統以待開車。在進行簡單和常規工序時，在開車這種“臨界”狀態下不必付出特別的注意力或投入對重要工序一樣的精力，有些操作可以在開車階段以下述順序并不一定嚴格如此執行失期進行例如；不必等到裝置預熱時再進行賊吸收塔循環和投賊，可以先期進行，以存足夠量的堿來吸收最初開車時燃燒后產生的額外的。2SO然后啟動燃琉，磺化反應開始。依次完成操作工序。然后，當達到所需預熱溫度時一般在2H內，裝置為燃硫準備就緒啟動液硫計量和燃琉爐，的轉化率將從最韌的50上升至98，此時2S3烷基苯磺化就會產生轉化不完全的烷基苯磺酸，必須返回開/停車暫存循環罐。在此期間，為了減少開停車暫存物料的數量，并進入正常的穩態生產以得到預期規格的產品，操作工序和操作順序部必須經過很好的論證2622停車停車的要點在于以某種方式停止生產并使得裝置腐蝕和產品浪費最小。當設備停車超過48H或當氣體發生工段要維修時，這一點尤其重要。如屬短期停車，只要將氣體發生裝置與反應器脫開即可。建議采用下述工序停車停止供硫。關掉其它原料，使烷基化試劑繼續在反應器中循環直至剩余的消耗完。3SO繼續通保護風凈化裝置直至裝置中確認已無剩余。3S06MIN27車間平面布置由于磺化車間所用原料的危害性，因此它與其他建筑物間的距離至少要有20M。磺化車間不應建在工廠中央而應在其邊緣，遠離居住區和尾氣對其不安全或有損害的地區。車間選址應交通方便，便于原料運入，產品運出。271車間的布置原則1從經濟和壓降觀點出發，設備布置應順從工藝流程，但若與安全和施工有，矛盾時允許有所調整。2根據地形，主導風向等條件進行設備布置，有效地利用車間建筑面積（包括空間）和土地（盡量采用露天布置及建筑物能合并者盡量合并）。3明火設備在處理可燃液體或氣體設備的全年最小頻率風向的下側，并集中布置在裝置（車間）邊緣。4控制室和配電室應布置在生產區域的中心位置，并在危險區以為。如果車間特殊可以適當調整5充分考慮本裝置（車間）與其他部門在總平面布置圖上位置。力求緊湊，聯系方便，縮短輸送管線，達到節省管材費用及運行費用。6留有發展余地7所采取的勞動保護，防火要求，防腐蝕措施要符合有關標準，規范要求。8有毒，有腐蝕性介質的設備應分別集中布置，并設圍堰，以便集中處理。9設置安全通道，人流，物流方向錯開10設備布置應整齊，盡量使主要管架布置與管道走向一直。272生產工藝對設備布置的要求1布置設備滿足工藝流程順序，要保證水平方向和垂直方向的連續性。對有壓差的設備，應重充分利用高低位差布置，以節省動力設備及費用。在不影響流程順序的原則下，將各層設備盡量集中布置，充分利用空間，簡化廠房體型。通常把計量槽、高位槽布置在最高層，主要設備如反應器等布置在中層，儲槽等布置在底層。這樣既可以利用位差進出物料，又可以減少各層樓面的荷重，降低造價。15但在保證垂直方向連續性的同時，應注意在多層廠房中避免操作人員在生產過程中過多地往返與樓層之間。2凡屬相同的幾套設備或同類型的設備或操作性質的有關設備，應該盡可能的布置在一起，這樣可以統一管理，集中操作，還可以減少備用設備，即互為備用。譬如塔體集中布置在塔架上，換熱器，泵成組布置在一處等。3布置設備時，除要考慮設備本身所占的位置外，還須有足夠的操作、通行及檢修需要的位置4要考慮相同設備或相似設備互換使用的可能性。設備排列要整齊，避免過松過緊。5要盡可能地縮短設備間管線。6車間留有堆放原料、成品、和包裝材料的空間，以及必要的運輸通道及起吊位置，盡可能地避免固體物料的交叉運輸。8考慮物料特性對防火、防爆、防毒及控制噪聲的要求，譬如對